熱處理淬火油的監(jiān)測(cè)

1、熱處理淬火油的監(jiān)測(cè) 2007-9-30 9:34:45 來(lái)源： ,在當(dāng)前緊固件企業(yè)的熱處理生產(chǎn)，作為淬火介質(zhì)中，據(jù)統(tǒng)計(jì)淬火油約占40% ,可見(jiàn)淬火油用量仍占相當(dāng)大比重。定期檢查淬火油的特性能對(duì)控制熱處理工藝保證高強(qiáng)度緊固件品質(zhì)是關(guān)鍵一環(huán)。然而，整個(gè)緊固件行業(yè)大多數(shù)企業(yè)普遍忽視淬火介質(zhì)的性能，即使投入大量資金改進(jìn)設(shè)備和質(zhì)量控制手段，卻很少關(guān) 心淬火介質(zhì)的狀態(tài)。往往一種淬火油使用很多年，僅用添加新油方法保持其狀態(tài)。高強(qiáng)度緊固件熱處理生產(chǎn)的許多質(zhì)量問(wèn)題幾乎都與淬火介質(zhì)狀態(tài)有關(guān)，并且經(jīng)常性的重復(fù)發(fā)生。對(duì)于 10.9級(jí)以上高強(qiáng)度緊固件或有特殊要求的熱處理來(lái)說(shuō)，淬火介質(zhì)的性能對(duì)熱處理操作的成敗起重要作用。

2、管理好淬火油以獲得穩(wěn)面對(duì)眾多的淬火油品種，如何正確選擇適合自己生產(chǎn)品的淬火油和使用,管理好淬火油以獲得穩(wěn)定的熱處理質(zhì)量，是緊固件工作者面臨的新課題。引言高強(qiáng)度緊固件多數(shù)都要通過(guò)熱處理來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能等級(jí)要求。在熱處理淬火工藝中，希望通過(guò)控制工件的冷卻速率以得到較高的且均勻的硬度和足夠的淬硬層深度，同時(shí)減少變形和防止開(kāi)裂。為此目的，人們相繼研究和發(fā)展了一系列的淬火介質(zhì)以適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，其中目前應(yīng)用較多的仍是淬火油。雖然有不少關(guān)于聚合物介質(zhì)能完全取代油的說(shuō)法，但實(shí)際上由于油獨(dú)具某些特性和在特定條件下不可替代性，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)絕對(duì)不可能完全被替代。淬火油的特性淬火油的功能是將赤熱的金屬零件的

3、熱量迅速帶走，使之降至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下獲得高硬度的馬氏體組織和硬化層深度，同時(shí)亦要兼顧減少零件的變形和防止開(kāi)裂。因此淬火油的基本特性就是冷卻特性，其特點(diǎn)就是高溫階段的冷速較快，而低溫階段冷速較慢，這一特性很適合合金鋼A 10.9級(jí)以上高強(qiáng)度緊固件的淬火要求。淬火油的選擇淬火油一般分為普通淬火油、快速淬火油、等溫淬火油、真空淬火油以及光亮淬火油。緊固件企 業(yè)大多采用普通淬火油、快速淬火油和光亮淬火油。它的熱穩(wěn)定性都較好，能更好地保證緊固件的淬火質(zhì)量。當(dāng)然，還必須綜合考慮如下四個(gè)方面的因素。.鋼的臨界冷卻速度鋼從奧氏體化溫度連續(xù)冷卻下來(lái)發(fā)生珠光體和貝氏體組織轉(zhuǎn)變，面只有馬氏體轉(zhuǎn)變的最低冷卻速度稱之

4、為臨界冷卻速度。這個(gè)冷卻速度能躲過(guò)T.T.T,圖和C.C.T圖上“鼻子尖”。所選擇的淬火油的冷卻速度必須達(dá)到或高于臨界冷卻速度。.鋼的淬透性淬透性好的鋼種可選擇冷卻速度較低的淬火油；反之，鋼的淬透性較差則必須選擇冷卻速度高的淬火油才能保證淬硬層深及心部硬度。對(duì)于緊固件品種來(lái)說(shuō)，對(duì)鋼種的要求是限制碳含量0.15%0.55% 之間，對(duì) Mn對(duì)于緊固件品種來(lái)說(shuō)，對(duì)鋼種的要求是限制碳含量0.15%0.55% 之間，對(duì) Mn元素，由于國(guó)產(chǎn)緊固件企業(yè)都希望每更廣的淬火以保證零件的淬硬鋼種的淬透性帶較寬，應(yīng)以淬透性最低的條件為準(zhǔn)選擇淬火油的冷卻速度?？焖俅慊鹩椭饕糜诤辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼以及較小規(guī)格緊固件和淬透性稍低

5、的鋼種。臺(tái)熱處理爐可以處理比較多的鋼種和比較多規(guī)格的緊固件，因此，多傾向于選用適應(yīng)范圍 油。.淬火零件的有效截面積大小 截面積越大的緊固件需選擇冷卻速度較大且對(duì)流階段開(kāi)始溫度較低的淬火油, 層深度和心部硬度。反之，規(guī)格較小的緊固件為減少變形和防止開(kāi)裂宜選擇對(duì)流開(kāi)始溫度稍高，冷卻速度較慢的淬火油?？焖俅慊鹩停ㄈ鏚118 , KR128 ）的蒸汽膜階段短，也就是油的高溫階段冷卻得快，這一特點(diǎn)有利于45#鋼w M20mm螺栓、M42mm 螺母獲得較深的淬硬層，而對(duì)于 SWRCH35K、35#鋼則減薄WM12mm螺栓、M30mm 螺母才能保證心部硬度與表面硬度有較小的差異。從冷卻速度分布上分析，除中、

6、高溫階段要求冷卻得快以外，油的低溫冷卻速度高低對(duì)獲得淬硬層深淺作用更大，低溫冷卻速度越高，淬硬層往往越深。這對(duì)于高強(qiáng)度緊固件整個(gè)截面均勻承受載荷，至少要求心部有90%以上馬氏體時(shí)，十分有利。.淬火油的冷卻特性曲線每一種淬火油都具有較穩(wěn)定的冷卻特性,所測(cè)定的冷卻特性曲線就是選擇淬火油的重要依據(jù)。TVP每一種淬火油都具有較穩(wěn)定的冷卻特性,所測(cè)定的冷卻特性曲線就是選擇淬火油的重要依據(jù)。TVP溫度高于 700 C,最大冷卻速具體針對(duì)高強(qiáng)度緊固件某種鋼（或幾種鋼）選擇淬火油時(shí)，應(yīng)選擇 度對(duì)應(yīng)的溫度在 600 C。如KR118、KR128快速淬火油的 TVP溫度則高于 720C,最大冷卻速度在615c左右

7、，據(jù)介紹是當(dāng)前冷卻速度最高的礦物油基淬火介質(zhì)之一，可以滿足較大規(guī)格合金鋼及低淬透性鋼緊固件淬火需要，獲得高而均勻的表面硬度和足夠的淬硬層深度，且保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的冷卻特性，使用壽命較長(zhǎng)的品 種之一。淬火油在使用中的變化快速淬火油在使用中因產(chǎn)生熱分解、氧化和聚合反應(yīng)，從而導(dǎo)致冷卻特性的變化。其主要應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。.淬火油使用壽命的監(jiān)測(cè)最初配置淬火試驗(yàn)的目的是對(duì)購(gòu)進(jìn)的淬火油性能進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，根據(jù)三個(gè)月周期試驗(yàn)所積累的結(jié)果，確定淬火油的合適使用壽命，預(yù)測(cè)與淬火性能變化有關(guān)的問(wèn)題，從而減少因淬火油性能變化造成 的返工或廢品損失。對(duì)于連續(xù)式網(wǎng)帶爐使用的快速淬火油，根據(jù)三個(gè)月間隔試驗(yàn)所積累的淬火特性資料，

8、有可能建立油的穩(wěn)定性及淬火特性圖，使其成為生產(chǎn)的一種常規(guī)控制方法。.零件表面狀況的影響當(dāng)緊固件表面有氧化皮存在時(shí)，因其導(dǎo)熱性差， 淬火時(shí)雖然其表面一瞬間就降至特性溫度而且直接進(jìn)入沸騰階段，但在冷卻過(guò)程中冷速均比無(wú)氧化皮者要慢些，尤其在650 c左右下冷卻能力是很差的。.攪拌與回圈的影響淬火油的回圈對(duì)保持油溫均勻，破除淬火過(guò)程中的蒸汽膜很重要，攪拌速度增大，蒸汽膜冷卻階 段縮短，最大冷速增大，而且更重要的是對(duì)流冷卻階段的冷卻也增大。對(duì)流階段的冷速增大，可增加 畸變的危險(xiǎn)性，因此不應(yīng)使用過(guò)強(qiáng)的攪拌。連續(xù)式網(wǎng)帶爐淬火油的回圈是通過(guò)浸入式螺旋槳攪拌器完 成。攪拌器通過(guò)變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。表1不同攪拌的

9、情況下淬火油H值一靜止緩慢攪拌一中等攪拌.檄烈攪拌。水口0.91L1219141至4p油一0.25,03 尹0.3 50 小0z0,5f084 0口靜止緩慢攪拌中等攪拌激烈攪拌水 0.91.1 1.21.3 1.41.5 4油 0.250.3 0.350.4 0.40.5 0.81.0表1是攪拌對(duì)淬火油冷卻速度H的影響。生產(chǎn)實(shí)踐證明，攪拌時(shí)，隨攪拌速度增大，變形也會(huì)增大，具體的作用機(jī)理尚不清楚。一般應(yīng)采用中等攪拌，以減少變形。另外，為了增加溫均勻性和冷 卻速度，可采用油梢的整體大循環(huán)，并加大循環(huán)速度，回圈的方式以抽出油梢上部的熱油泵入油梢底 部為宜。淬火油的管理是這兩方快速淬火油在使用中的變化

10、比較復(fù)雜，它包含所加添加劑的變化和基礎(chǔ)油變化兩部分，是這兩方面變化的綜合結(jié)果，不同的淬火油以及不同的淬火工藝，變形情況會(huì)有較大的差別，因此加強(qiáng)對(duì)淬火 油的嚴(yán)格管理對(duì)保證淬火緊固件的品質(zhì)極為重要。日常淬火油質(zhì)量監(jiān)測(cè)的專案為：粘度、閃點(diǎn)、水份、不溶灰分（又稱沈淀物）和冷卻速度。一般情況下，不管是開(kāi)式還是閉式淬火油糟，隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)，油的閃點(diǎn)都是呈下降傾向。連續(xù)式網(wǎng)帶爐的油糟閃點(diǎn)下降1020c后即可穩(wěn)定。當(dāng)閃點(diǎn)下降較多時(shí)易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)，而且不安全,應(yīng)進(jìn)行及時(shí)處理。.粘度開(kāi)式油梢因這一指標(biāo)與油的冷卻性能有密切關(guān)系，粘度的變化對(duì)開(kāi)式油梢和閉式油梢有所差異。開(kāi)式油梢因燒損快，氧化聚合反應(yīng)幾率大，故粘度呈

11、增大傾向。閉式油梢的淬火油則以熱分解為主，因而粘度表 現(xiàn)為下降趨勢(shì)，熱分解使粘度下降，導(dǎo)致軟點(diǎn)產(chǎn)生和變形增大。添加劑分解粘度增大，致使油的冷卻 能力下降。油的使用溫度越高，油變質(zhì)得越快。連續(xù)式網(wǎng)帶爐配備完備的回圈冷卻系統(tǒng)，使油溫穩(wěn)定慢油變質(zhì)，延長(zhǎng)油的使用壽命。在6070c范圍，并通過(guò)梢內(nèi)的回圈攪拌防止局部過(guò)熱等措施，可減慢油變質(zhì)，延長(zhǎng)油的使用壽命。.不溶灰分（沉淀物）油中存在的不溶灰分（沉淀物）有焦泥、梢中的細(xì)微粒鐵粉沙粒和塵埃等雜物。當(dāng)這些雜物超過(guò) 一定數(shù)量時(shí)會(huì)引起油的粘度上升，冷卻能力下降，故應(yīng)定期采取過(guò)濾油，清掃油梢等措施加以去除。.水份油中含有微量水份將嚴(yán)重影響油的冷卻性能，造成淬火后

12、緊固件光亮度下降，硬度不均，產(chǎn)生軟點(diǎn)甚至開(kāi)裂傾向。研究發(fā)現(xiàn)，油淬產(chǎn)生的變形問(wèn)題部分是因油中含水造成的。止匕外，油中含水還加速了油的乳化變質(zhì)和促進(jìn)油中添加劑的失敗。當(dāng)油中含水量A 0.1%時(shí)，油受到加熱時(shí)有可能使聚集在油梢底部的水達(dá)到沸點(diǎn)后，體積突然膨脹，易造成油溢出淬火油梢而引發(fā)火災(zāi)。淬火油含有水份，主要惡化冷卻性能，加速油的老化。對(duì)快速淬火油中含水對(duì)冷卻特性的影響之研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于微量水促使添加劑失敗，導(dǎo)致淬火油的最高冷速明顯下降，隨著油中含水量的增加，使對(duì)流冷卻階段的冷卻速率增加（300c的冷卻速率從不含水時(shí)的8C/s增加到含水 0.20%的40C/s）,緊固件變形和開(kāi)裂傾向也會(huì)增大。淬火油中若混入 200 ppm以上的水份就需要查出產(chǎn)生水份的原因，若油中含水量達(dá)到0.5% ,就必須對(duì)油中水份要設(shè)法去除。通常用加熱脫水、沉淀脫水、離心脫水、過(guò)濾脫水，這對(duì)于保證淬硬、減少變形和開(kāi)裂將不無(wú)好處。.冷卻曲線快速淬火油的冷卻曲線能比較直觀地表明該種淬火油的冷卻特性，是選擇淬火油品種和監(jiān)測(cè)火油冷卻性能變形的重要手段。因此，緊固件企業(yè)都應(yīng)定期檢測(cè)淬火油的冷卻特性曲線。結(jié)語(yǔ)淬火油冷卻特性對(duì)高強(qiáng)度緊固件熱處